144130 (Мурування стін полегшеної конструкції; монтаж плит перекриття; зварювання сталі 15 гс товщиною 4 мм в нижньому положенні)

Вступ

Традиційна технологія підготовки робітничих кадрів в системі професійного навчання має серйозні недоліки, зумовлені негнучкістю навчальних планів і програм, жорсткістю термінів навчання.

Модульна технологія навчання широко використовується в економічно розвинених країнах, а останні кілька років швидко поширюється в навчальних закладах України усіх рівнів акредитації і особливо професійно-технічних.

Кожний модульний елемент вміщує собі рівні теоретичні знання або окремі закінчені технологічні операції. Навчання професії за модульною технологією дає можливість скоротити терміни навчання за рахунок виключення несуттєвої інформації з навчальних програм.

Модульна технологія навчання включає семестровий курс, складений зі змісту предметів «Технологія кам’яних робіт», «Будівельне креслення», «Матеріалознавство» та «Виробниче навчання».

У вирішенні економічних і соціальних задач країни велику роль відіграло капітальне будівництво та розвиток його матеріальної бази, основу якої становить промисловість будівельних матеріалів.

Зведення будівель та інженерних споруд потребує великої кількості різноманітних матеріалів, для виробництва яких країна має досить розвинуту сировинну і виробничу базу. При цьому, крім природної сировини, можуть бути використані також відходи виробництва, що накопичуються на промислових виробництвах.

В Україні існує розгалужена мережа підготовчих кадрів для будівництва та промисловості будівельних матеріалів, до якої входять інститути, технікуми, професійно-технічні училища, навчальні комбінати, тощо. Основним джерелом поповнення і підприємств будівельної індустрії кваліфікованими робітниками є професійно-технічні училища.

Цілком зрозуміло, що жодну споруду не можна правильно спроектувати, побудувати і технічно грамотно експлуатувати, не знаючи властивостей будівельних матеріалів. Ці знання набувають при вивченні дисципліни «Матеріалознавство».

Найбільш довільною для визначення будівельних матеріалів і виробів є класифікація їх за технологічними принципами. Це дозволяє простежити процес формування властивостей будівельних матеріалів і виробів залежно від властивостей сировини і технологічних параметрів їх виготовлення та встановити взаємозв’язок між їхнім складом, будовою і властивостями.

У результаті вивчення дисциплін проходження виробничого навчання учні повинні знати найтиповіші будівельні матеріали та вироби і вміти якісно виконувати будівельні роботи за своїм фахом.

1. Властивості будівельних матеріалів

Номенклатура будівельних матеріалів та виробів надзвичайно різноманітна, проте вони органічно взаємопов’язані спільним функціональним використанням у будівництві. Основним критерієм для зіставлення різних видів матеріалів є їхні технологічні властивості.

Вибираючи матеріали, потрібно враховувати клас будівлі чи споруди, її конструктивне призначення, а також дію зовнішніх факторів (фізичних, хімічних, тощо), під впливом яких змінюються властивості будівельних матеріалів.

Властивості будівельних матеріалів досить різноманітні, причому слід розрізняти властивості, які тією чи іншою мірою притаманні всім будівельним матеріалам (середня щільність, пористість, міцність, тощо), та ті, які належать лише деяким з них (здатність до стирання, морозостійкість, хімічна стійкість, тощо).

Для визначення властивостей будівельних матеріалів їх піддають різним випробуванням у лабораторіях на спеціальних машинах і приладах, а також за допомогою спеціальної вимірювальної апаратури. В результаті випробувань отримують конкретні числові показники, які характеризують властивості матеріалу, а далі, зіставляючи ці показники з вимогами, встановленими державними стандартами або технічними умовами, роблять висновок про технічну якість будівельного матеріалу.

Щоб полегшити вивчення різних видів будівельних матеріалів, їх класифікують за окремими групами.

Фізичні властивості – характеризують особливості фізичного стану матеріалу, а також його здатність реагувати на зовнішні фактори, що не впливають на хімічний склад матеріалу. До фізичних властивостей матеріалів належать:

1. Істина щільність ρ – маса одиниці об’єму матеріалу в абсолютно щільному стані. Істина щільність одного й того ж матеріалу в звичайних умовах залишається сталою.

2. Середня щільність ρ_m – фізична величина, яка визначається відношенням маси (тіла або речовини) m до всього зайнятого ним (нею) об’єму V, включаючи пори та пустоти. Виражають середню щільність найчастіше в кг/м³. Також застосовуються розміреності г/см³ та т/м³.

3. Насипна щільність – відношення маси сипкого матеріалу до його об’єму, включаючи простір між частинками. Її визначають для зернистих і порошкоподібних матеріалів.

4. Пористість – ступінь заповненості об’єму будівельного матеріалу порами розмірами не більше 1…3 мм. Пористість обчислюють за формулою

або

Пористість є важливою характеристикою, оскільки з нею пов’язані такі технічні характеристики матеріалу, як міцність, водопоглинання, морозостійкість, теплопровідність, тощо.

1. Пустотілість – характеризується наявністю порожнин (пустот) у будівельних виробах (порожниста цегла, панелі) або між зернами в сипких матеріалах (пісок, щебінь) і визначається у процентах від загального об’єму виробу чи матеріалу. Пустотілість виробів сприяє зменшенню маси будівельних матеріалів і поліпшенню теплозахисних властивостей.

2. Водопоглинання – здатність матеріалу всмоктувати і утримувати вологу при безпосередньому контакті з водою. Для визначення водопоглинання зразок матеріалу поступово занурюють у воду і витримують там доти, доки він не набере сталої маси.

3. Водостійкість – здатність матеріалу зберігати міцність при тимчасовому чи постійному контакті з водою.

4. Вологовіддача – здатність матеріалу віддавати воду при зміні температури та вологості навколишнього середовища. Характеризується інтенсивністю втрати вологи за добу при відносній вологості повітря 60% і температурі 20 °С (293,15К).

5. Водопроникність – здатність матеріалу пропускати крізь себе воду при певному гідростатичному тиску. Визначається об’ємом води (м³), який пройшов крізь одиницю поверхні матеріалу за одиницю часу при сталому (заданому) тиску.

6. Паропроникність – здатність матеріалу пропускати водяну пару за наявності різниці тиску біля поверхонь огороджень. Стіни житлових приміщень, лікарень та інших об’єктів мають «дихати», тобто мають бути досить проникними для водяної пари без її конденсації (природна вентиляція).

7. Гідрофільність – здатність матеріалу зв’язувати воду і змочування водою. Майже всі будівельні матеріали є гідрофільними і пори в них легко заповнюються водою. Це не стосується водонепроникних матеріалів незалежно від властивостей їх поверхні.

8. Гідрофобність – здатність твердого тіла не змочуватись водою (відштовхувати воду). Проникнення води крізь пори, що мають гідрофобну внутрішню поверхню значно ускладнене, хоча вони легко пропускають повітря та водяну пару.

9. Вологові деформації – здатність матеріалу змінювати свій об’єм зі зміною вологості, що може призвести до структурних порушень у матеріалі. Це явище пояснюється тим, що полярні молекули води, проникаючи між частинками речовини або волокнами, які утворюють матеріал, розширюють їх, зменшують капілярні сили. Вироби в результаті можуть покоробитись.

10. Морозостійкість – здатність матеріалу в насиченому вологою стані витримувати багаторазове заморожування і відтавання без зниження міцності при тиску понад 15% (для деяких матеріалів – до 25%) і втрати маси не більше 5%.

11. Теплопровідність – здатність матеріалу передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях.

12. Теплоємність – здатність матеріалу під час нагрівання поглинати теплоту. Характеризується питомою теплоємністю (коефіцієнтом теплоємності), тобто кількістю теплоти, необхідної для нагрівання одиниці маси на 1 Кельвін.

13. Теплостійкість – здатність матеріалу витримувати нагрівання до певної температури (нижчої за температуру плавлення) без переходу в пластичний стан. Деякі будівельні матеріали мають низьку теплостійкість.

14. Термічна стійкість – здатність матеріалу витримувати нагрівання і охолодження без руйнування. Стійкими до різких змін температури мають бути матеріали для спорудження пічних агрегатів.

15. Температурні деформації – здатність матеріалу під дією зміни температур у процесі експлуатації змінювати свої лінійні розміри (переважно розшаровуватися. Температурний коефіцієнт лінійного розширення (ТКЛР) показує видовження 1 м матеріалу під час нагрівання на 1 Кельвін і має розміреність м/К.

16. Вогнестійкість – це здатність матеріалу витримувати дію високих температур, або вогню й води (під час пожеж), не руйнуючись. За ступенем вогнестійкості будівельні матеріали поділяють на 3 групи:

а) негорючі – матеріали, які під дією вогню чи високих температур не горять, не тліють і не обвуглюються;

б) важкогорючі – матеріали, які під дією вогню або високих температур злегка займаються, тліють або обвуглюються, і в яких при віддалені джерела вогню вказані процеси припиняються;

в) горючі – матеріали, які під дією вогню або високих температур займаються, тліють або обвуглюють, і в яких при віддалені джерела вогню процеси горіння не припиняються.

1. Вогнетривкість – здатність матеріалу витримувати тривалу дію високих температур без деформацій і плавлення. Такі матеріали використовують переважно при спорудженні печей промислового та побутового призначення, труб, котлових установок, тощо.

2. Жаростійкість – здатність матеріалу витримувати тривале нагрівання до температури 1000 °С без втрати або з частковою втратою міцності.

Механічні властивості – характеризують здатність матеріалу чинити опір руйнуванню або деформаціям (зміна форми і розмірів) під дією зовнішніх навантажень. Такими властивостями є:

1. Міцність – здатність матеріалу чинити опір руйнуванню від внутрішніх напружень, що виникають під дією різних зовнішніх навантажень у процесі експлуатації будівель і споруд. Будівельні матеріали найчастіше зазнають напружень стиску, вигину, розтягу, зрізу та удару.

2. Твердість – здатність матеріалу чинити опір місцевим деформаціям, які виникають при проникненні в нього інших твердих тіл. Твердість матеріалів не завжди відповідає їхні міцності, тобто при різній міцності твердість може бути однаковою.

3. Стираність – здатність матеріалу зменшуватися за масою й об’ємом при спільній дії абразивного матеріалу (наждак, кварцовий пісок) та стиральних зусиль. Стираність залежить від твердості матеріалу.

4. Опір удару (або ударна в’язкість) – здатність матеріалу чинити опір руйнуванню під дією ударних навантажень. Природні й штучні кам’яні матеріали, які застосовують для вимощування підлог, доріг, фундаментів у процесі експлуатації систематично зазнають ударних впливів.

5. Опір зношуванню – визначають переважно для дорожніх матеріалів а також матеріалів для підлог, які в процесі експлуатації зазнають одночасно стирання та ударів.

6. Деформативні властивості – здатність матеріалів зазнавати деформацій у процесі експлуатації під дією зовнішніх чинників. До основних деформативних властивостей належать пружність, пластичність, крихкість, тощо.

7. Пружність – здатність твердого тіла деформуватися і самостійно відновлювати початкову форму та об’єм при припиненні дії навантаження. При цьому початкова форма тіла може відновлюватись повністю або частково.

8. Границя пружності – найбільше напруження, при якому залишкові деформації мають найменше (допустиме за нормами) значення.

9. Модуль пружності Е, МПа – характеризує жорсткість матеріалу, тобто здатність його деформуватись під дією зовнішніх сил. Чим вища енергія міжатомних зв’язків у матеріалі, тим вищий його модуль пружності і тим менше схильний він до деформацій.

10. Пластичність – здатність матеріалу під дією зовнішніх сил змінювати свою форму й розміри без руйнування і зберігати створену форму також при усуненні напруження.

11. Крихкість – здатність матеріалів під дією зовнішніх навантажень руйнуватись без попередніх пластичних деформацій за умови граничних значень діючих на матеріал зусиль.

Хімічні властивості

1. Кислотостійкість – здатність матеріалу чинити опір дії кислоти, яка оцінюється втратою маси зразка матеріалу, витриманого в кислоті певної концентрації.

2. Лугостійкість – здатність матеріалу чинити опір дії лугів практично без руйнування.

3. Токсичність – здатність матеріалу в процесі виготовлення і особливо експлуатації за певних умов виділяти шкідливі для людини (отруйні) речовини.

4. Розчинність – здатність матеріалу розчинятись у воді, олії, бензині, скипидарі та інших речовинах-розчинниках.

5. Корозійна стійкість – узагальнене поняття стійкості матеріалу до руйнування або погіршення якості за спільної дії різних факторів і процесів (атмосферні фактори, хімічні та електрохімічні процеси, біологічне руйнування, забруднюваність, тощо.

Технологічні властивості – визначають здатність матеріалу піддаватись технологічній переробці під час виготовлення та наступній обробці. До цих властивостей відносять полірувальність, подрібнюваність, оброблюваність, абразивність, формівність, розшаровуваність, злежуваність, тощо.

Спеціальні властивості – це колір, блиск, фактура; акустичні властивості (звукопоглинання, звукопроникність, звукоізоляція); електропровідність, прозорість, газопроникність, радіаційна проникність.

Експлуатаційні властивості характеризують здатність матеріалу чинити опір руйнівній дії зовнішніх факторів. До них віднесені: атмосферо – та повітростійкість, біологічна стійкість, корозійна стійкість, старіння, надійність, тощо.

Варто підкреслити, що розміреності перерахованих вище властивостей будівельних матеріалів слід подавати відповідно до міжнародної системи одиниць СІ.